Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

Les retombées de satellites

Document STK.

La chute de Mir (II)

Dans le cas de Mir, sa chute était déjà à l'ordre du jour depuis le début de l'année 2001. A plusieurs reprises les autorités russes ont essayé de rectifier sa trajectoire mais sans grand succès. Aussi, le 15 janvier, le porte-parole de la RSA annonça qu'ils avaient programmé la chute de la station Mir pour le 6 mars 2001, la station orbitale devant tomber dans l'océan au large des côtes Est de l'Australie.

Pour réaliser cette manoeuvre, un cargo Progress automatique devait faire le plein de la station Mir afin qu'elle dispose du carburant nécessaire pour réaliser les manoeuvres désorbitales prévues. A tout hasard, une équipe de cosmonautes était prête à partir si les manoeuvres de docking n'aboutissaient pas.

Le 20 février 2001, Mir avait chuté jusqu'à l'altitude de 275 km, perdant en moyenne 790 mètres par jour en raison de la friction atmosphérique. On s'attendait à ce que la station russe se trouve vers 250 km d'altitude aux alentours du 9 mars (à 5 jours près), date à laquelle le contrôle de mission à Korolev allait initialiser les manoeuvres finales de freinage.

A cette date, les amateurs d'astronautique s'étaient donc déjà donnés le mot et plusieurs d'entre eux allaient passer quelques jours en Nouvelle Zélande pour observer la chute de Mir. Les officiels s'attendaient donc déjà à devoir compter les bateaux de tourisme parmi les risques potentiels...

23 mars 2001 : la rentrée atmosphérique de Mir

La capacité de prédire avec précision l'instant de rentrée d'un satellite augmente à mesure que l'objet se rapproche de l'atmosphère. A 7 jours d'avance par exemple la précision est d'environ 22 orbites, à 12 heures de 1.6 orbites et à 1h de 0.33 orbites. Dans le cas de Mir la zone de débris théorique s'étendit sur une ovale large de 200 km et longue de 6000 km, entre d'un côté les débris les plus légers et de l'autre les débris les plus lourds. Document T.Lombry élaborée à partir des données de l'USSPACECOM.

Et de fait, les officiels russes annoncèrent le 15 mars 2001 qu'après 15 ans de bons et loyaux services, ils prévoyaient la rentrée atmosphérique de la station Mir le 22 mars vers 00h20 TU, soit une semaine plus tard.

Dès qu'une agence spatiale prend la décision de faire chuter un satellite, il faut encore le placer sur une orbite basse, en dessous de 350 km d'altitude ou vole assez souvent la navette spatiale et bon nombre de satellites d'observation. Moyennant quelques changement de vitesse pour accenter l'effet de la pesanteur, Mir fut donc lentement descendue jusqu'à 220 km d'altitude, niveau de la thermopause (~200 km) et des nuages nacrés les plus élevés.

Trois jours avant la rentrée atmosphérique, il fallait effectuer de petits ajustements de trajectoires en fonction de la zone d'impact ciblée. Le 20 mars, l'agence russe ne connaissait pas encore le point d'impact de Mir car le rayonnement solaire plus ou moins intense pouvait encore modifier la densité de l'atmosphère et donc le point d'entrée de la station orbitale.

Count down : 3... 2... 1... Rentrée !

Début 2001 la station Mir ralentit à chacun de ses passages, s'enfonçant progressivement dans les couches élevées de l'atmosphère terrestre. Le Centre de contrôle russe força sa chute le 22 mars 2001 pour éviter tout risque ultérieur. Le laboratoire tomba comme prévu dans l'océan Pacifique le 23 mars 2001 par 150°O et 40°S. Cliquer sur l'image pour lancer une simulation de sa chute (Mpeg de 4 MB) réalisée par Analytical Graphics, Inc (STK).

Le 21 mars, environ 24 heures avant la rentrée atmosphérique, la station Mir se trouvait à quelque 220 km d'altitude. Les contrôleurs veillèrent à stabiliser sa trajectoire et l'empêchèrent de tourner sur elle-même afin que sa tuyère soit bien orientée et qu'ils puissent lui donner le coup de "throttle" final, l'accélération adéquate pour forcer sa chute. Si cette manoeuvre devait échouer, le satellite serait livré à lui-même et pourrait tomber n'importe où...

Si tout se passe comme prévu, la chute à proprement dite d'un satellite reste contrôlable jusqu'à environ 6 heures avant l'impact, soit durant moins d'une orbite. Dès ce instant plus personne ne peut modifier la trajectoire des débris qui sont livrés à eux-mêmes.

Comme prévu, le 22 mars l'agence russe annonçait que Mir tomberait dans le Pacifique sud, à l'est de la Nouvelle Zélande, le 23 mars vers 00h33 TU (7:33 pm EST). Elle procéda encore à trois petits ignitions. La deuxième, 90 secondes plus tard, et l'impulsion finale plaça Mir sur sa trajectoire de rentrée, l'impact devant se produire à 05h30 TU (12:30 am EST). Mais à cette date l'imprécision était encore importante et ne sera définitive que moins d'une heure avant l'impact.

Et comme prévu, le 23 mars à 6h59 TU nous vîmes des débris incandescants tomber du ciel au large de la Nouvelle Zélande et des îles Fiji

...

La chute de Mir fut médiatisé au point que des passionnés survolèrent la zone d'impact dans les minutes qui précédèrent la rentrée atmosphérique et une trentaine de petits bateaux naviguaient dans les parages. Ces risques là, bien que prévus, n'avaient certainement pas été pris en compte... !

Les derniers instants de Mir

Objectif : 150°O, 40°S

La rentrée de Mir photographiée le 23 mars 2001 vers 6h59 TU dans le ciel des îles Fiji par un reporter de chez AP. Une fois de plus Mir était au rendez-vous et tomba à 125 km du point d'impact prévu. Les six gros débris apparaissaient dorés ou blancs brillants, la chute dura près de 90 sec, heureusement sous la couche de nuages d'altitude. Cliquer ici pour charger une vidéo ASF en format ZIP (1.5 MB) préparée par CNN. Documents ABC Online Australia.

Et si la chute avait été incontrôlable ? Malheureusement, en l'espace de vingt-quatre heures ou même trois jours il est impossible d'évacuer une mégapole de plusieurs millions d'habitants et toute une zone d'impact potentielle qui s'étend sur plusieurs centaines de kilomètres alentour.

En principe, le point d'impact des débris peut être estimé à 100 km près. Mais en 1991 des débris de Salyout 7 tombèrent à quelques centaines de kilomètres de Buenos Aires, heureusement sans faire de victime. Et ce ne fut pas le seul "accident" de ce genre.

En 1997, deux fragments d'une fusée Delta 2 pesant 250 kg atterrirent avec fracas au Texas. Un troisième débris pesant 70 kg en titane fut retrouvé en 2001 à 240 km de Riyadh en Arabie Saoudite. Enfin, 30% de la masse de la station Mir, représentant une charge résiduelle de 20 tonnes répartie dans 1500 éléments dont six gros débris furent "forcés" de tomber en 2001, heureusement sous "pilote automatique".

Pour toute responsabilité dans l'éventualité où Mir serait tombée sur des populations, la RSA avait souscrit une assurance de 200 millions de dollars auprès de la Lloyd's à Londres. Mais c'est bien peu de choses quand on sait que le long de la trajectoire de réentrée se trouvent 10 millions d'habitants qui risquent de passer de vie à trépas ou de s'en sortir handicapés à vie en cas d'accident ! A cela, les autorités ont répondu qu'elles étaient confiantes et que Mir allaient s'écraser dans l'océan. Autrement dit elles croyaient au "risque zéro" plus qu'aux statistiques des assureurs ! Mais de fait, à l'image de la précision de la mécanique céleste, les ingénieurs ne se sont pas trompés dans leurs calculs pourtant soumis aux aléas de la mécanique, des conditions atmosphériques et de l'activité solaire. Car il faut saluer le mérite des ingénieurs russes qui estimèrent l'heure de rentrée à 5 minutes près et le point d'impact avec une précision de 125 km !

Le risque d'accident

Il n'empêche que pour lutter efficacement contre le risque potentiel engendré par ces débris, les grandes agences ont pris ce problème à bras le corps depuis 1993 et ont créé un comité dénommé "Inter-Agency Space Debris Coordination Committee" (IADC) chargé de prendre des mesures concrètes en cas de besoin. Ouf !

A gauche, l'effet provoqué par une bille de 12 mm en aluminium pesant 1.7 g projetée à 6.8 km/s (24480 km/h) contre un bloc du même métal de 18 cm d'épaisseur. Edifiant ! La bille s'est volatilisée et forma un cratère d'impact de 9.0 de diamètre et de 5.3 cm profondeur qui provoqua un décollement de l'aluminium sur la surface opposée... A l'impact, la pression et la température dépassèrent celles qu'on rencontre au centre de la Terre, soit plus de 365 GPa et plus de 5700°C. Au centre, impact météoritique dans un hublot de la navette spatiale Challenger au cours de la mission STS-7 en 1983. A droite, un autre impact dans la protection du Télescope Spatial Hubble. Imaginez les conséquences que cela pourrait avoir si cela devait tomber sur un astronaute lors d'une sortie extravéhiculaire... Ce risque d'impact est un danger permanent qu'il faut considérer très sérieusement. Documents ESA et NASA.

L'alarme est prise très au sérieux car la navette Challenger par exemple reçut de nombreux impacts dans ses hublot tandis que la navette Atlantis fut déjà égratignée par ces débris, entaillant le revêtement de son bord d'aile sur 2.5 cm. Quand on sait que le bord d’attaque des ailes subit l’une des chaleurs les plus élevées lors de la rentrée atmosphérique, rappelez-vous l'accident de Columbia, il est judicieux de tirer la sonnette d’alarme.

Que coûte la "dépollution" des orbites ? Une première estimation faite en 1996 indique que le nettoyage des orbites jusqu'à 800 km d'altitude de tous les débris mesurant entre 1 et 10 cm coûterait environ 80 millions de dollars et nécessiterait 2 ans de travail. Un nettoyage jusqu'à 1500 km d'altitude prendrait 3 ans et coûterait environ... 160 millions de dollars ! (soit un peu moins de la moitié du prix d'une nouvelle navette spatiale).

Si les états acceptent d’y consacrer un peu d’argent plutôt que de prendre des risques bientôt inconsidérés, il est probable que d'ici quelques années les experts des Services du Département Environnement du Centre Goddard de la NASA devront envoyer un ferrailleur "dépolluer" l'espace qui, faut-il le rappeler, est une ressource pour toute l'humanité.

Pour plus d'informations

L'observation des satellites artificiels (sur ce site)

Resolutions & agreements (sur ce site)

NASA Orbital Debris Program Office

NASA Safety Standard 1740.14 (PDF de 852 KB), édité par le JSC consacré à la politique de limitation des débris spatiaux

IADC-online

SatFlare

Space connection (magazine du SSTC Belgique)

Hypervelocity Reentries, NASA

The Debris Assessment Software, NASA

US Space Command (USSPACECOM)

A study of orbital debris, U.Colorado

ABC News Autralia (Mir)

Space.com

Retour à L'astronautique

Page 1 - 2 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ